解读土壤概念及主要性状，你了解土壤质地分类吗？

土壤的概念

威廉斯，这位苏联的土壤研究专家，曾明确说明：土壤是地球陆地部分可以供绿色植物生长的松软覆盖层。这个解释准确反映了土壤的核心作用和主要特征。绿色植物之所以能在土壤中生长，是因为它拥有一种特殊能力——肥沃。土壤这种与众不同的本质，正是它与其他物质相区别的关键所在。虽然土壤的肥沃程度与其构成成分相关联，但主要还是受到土壤性质的决定性影响。

土壤的主要性状

土壤成分的颗粒大小构成其性质，细小颗粒称为泥，中等颗粒称为砂，较大颗粒称为砾石。泥的直径小于0.01毫米，砂的直径介于1毫米到0.01毫米之间，砾石的直径超过1毫米。依据颗粒构成差异，土壤被划分为不同类型，包括砂土、粘土和壤土。

砂土成分中，砂粒占比超过八成，土粒间隙宽阔，土壤体积密度介于1.4到1.7克每立方厘米之间，由此导致，土壤日间与夜间温度差别显著，气体流通状况良好，有机物质分解速度快，耕作起来比较省力，不过，土壤蓄水与保肥的性能欠佳，遇水容易结块，养分含量通常不高，栽种作物时需要多施用有机肥料，并且少量多次地补充化学肥料。

粘土成分中泥粒占比超过六成，其密度介于每立方厘米二点六至二点七克之间。此类土壤质地坚硬，同时具备显著的粘滞特性、聚合能力和形态可变性，因而耕作起来较为困难。它拥有优越的水分和养分保持能力，内在的肥沃程度也相对较高。然而，土壤板结状况常见，地温偏低，导致肥料效果难以充分展现。为此，在稻田管理中需注重水分调控，以提升土壤温度，并且要大量施用已经腐熟的有机物料以及具有升温效果的化学肥料。

壤土：这种土壤中泥和沙的成分均衡，通常沙和粘土的含量在百分之四十到五十五之间，而粘粒的含量则在百分之四十五到六十之间。它的土壤容重范围是每立方厘米一点一至一点四克。这种土壤的质地比较松散，能够让空气流通，并且排水性良好，同时它能够很好地保持水分和养分，而且耕种时感觉比较容易。正因如此，它是一种水、肥、气、热各方面都配合得很好的好土。

土壤结构

土壤聚结成块的特性，称作土壤的构造。当土粒结合成直径介于1到10毫米的颗粒状时，这种构造即为团粒构造。这种构造是土壤构造里最为优良的一种。

其形成条件有两个：

土壤的胶结成分主要包括粘粒,新形成的腐殖质,以及微生物的菌丝和分泌物。这些成分与钙结合在一起,能够构成多孔、富含养分且不易被水冲散的团粒状土壤结构。为了促进这种团粒结构的形成,可以适当增加钙质肥料的使用,比如石灰或石膏。

第二种情况是受到外部力量压缩的影响。任何植物根系穿透、含水量变化、温度循环以及耕作活动都会对聚集的土块施加一定的外力挤压，导致它们分解成特定尺寸的土团。采用深翻、少耕、精准灌溉、水旱交替种植等耕作方式，都有助于土壤团块结构的建立。

团粒结构优越性的具体表现：

这种结构有助于平衡土壤中的水分与空气关系，因为颗粒间有空隙，颗粒内部也有孔隙，这样能让水分、养分、空气三者共存，因此土壤的水分、养分、空气和热量状况会变得和谐。

它营养充足，水分和空气的问题处理好了，养分和水分的冲突也随之化解。团粒表层适合有氧分解，内部适合无氧分解，前者能让土壤中的养分方便地被作物获取，后者有助于土壤有机质的积聚和养分的储存。这样，水分和养分在平衡状态下，能够持续不断地满足作物的需求。

第三，要让土地变得松散适度。土层拥有团粒构造时，会显得松散多孔，翻地时感觉阻力不大，干活不费劲，翻耕效果也好；土块细小且分布均匀，既不会板结，也不会出现泥块漂浮现象；干燥时不会出现大裂缝，水田浸泡时渗漏的损失也轻微。

土壤吸收性能

土壤有吸收固体、液体和气体的能力。其吸收方式分为五种。

机械阻留功能：涉及土壤拦截溶液里比孔隙大但悬浮的细小物质，例如骨粉、饼肥、磷矿粉和粪便残留等，不让它们随渗水流失，这种作用称为机械阻留功能。土壤颗粒越小，排列越紧密，孔隙越细，这种阻留作用就越显著，土壤的保肥能力也就越强。这种作用有助于新改造的稻田、新建的水库以及塘坝提升蓄水保水效果。

物理吸附作用，是指土壤胶体凭借表面能量，将养分分子吸附于其上，且胶体与吸附物不发生任何化学变化的现象，这种作用能保持养分分子，因此，土壤中的氨气、尿素、氨基酸等氮素分子会减少挥发损失，通常施用易挥发的铵态氮肥时，需要覆盖土壤，就是这个原因。

土壤中的化学吸收现象，涉及可溶性养分，例如特定离子与带有不同电荷的离子之间发生化学反应，通过纯粹的化学过程形成不溶性沉积物，并固定在土壤里。这种现象虽然有助于减少可溶性养分的流失，然而，一旦养分被固定住，就变得不容易被农作物再次吸收和利用，因此降低了养分的整体利用效率。因此，将磷肥单独施用，或与有机肥料混合施用，可以转化为颗粒状肥料施用，也可以进行叶面喷洒，这样做能够防止化学吸收现象的出现，有助于降低土壤对磷酸的固定程度。

代换吸附现象，属于物理化学吸附类型，涉及土壤胶体表面吸附带有异性电荷的离子，伴随等量同性电荷的离子释出，形成离子交换，本质是阳离子或阴离子间的置换，表现为土壤胶体吸附的离子与土壤溶液中离子相互交换的过程。这种效果具有可反性，胶体吸附的离子，可以被其他物质置换出来回到溶液里。因此，这种特性在控制土壤里可溶养分的储存和提供方面，作用很大。

生物体对营养物质的摄取，涉及土壤内微生物、植物根系及动物等，它们通过吸收形成自身组织并留在土壤里。这些生物体依据自身需求，从土壤溶液中挑选可溶性养分来构建生命体。当它们消亡后，遗体残骸会逐步分解，将营养物质释放出来，以便植物再次吸收利用。所以生物吸收作用，能保持养分，积累养分，提高土壤肥力。

土壤酸碱度

土壤酸碱度体现土壤溶液里H+和OHˉ的多少。一般用PH值来衡量。PH等于7表明是中性状况，这时H+和OHˉ的量一样多；PH小于7说明是酸性状况，这时H+的量比OHˉ大；PH大于7说明是碱性状况，这时H+的量比OHˉ少。土壤酸碱度依据PH值高低分为七个等级：

pH

pH4.5~5.5 酸性

pH5.5~6.5 微酸性

pH6.5~7.5 中性或近于中性

pH7.5~8.5 微碱性

pH8.5~9.5 碱性

pH>9.5 强碱性

①土壤酸碱性产生原因：

土壤之所以呈现酸性或碱性特质，根本在于其中含有相应的化学成分。氢离子的主要来源有两个方面，其一是土壤胶体吸附的氢离子和铝离子，其二是二氧化碳溶解于水后形成的碳酸发生电离作用。

碳酸分解成氢离子和碳酸氢根离子，碳酸氢根离子进一步分解成氢离子和碳酸根离子

另外，在有机物分解环节，会生成多种有机酸，例如丁酸、草酸、柠檬酸等；在岩石受侵蚀环节，因含硫矿物氧化等化学反应也会形成酸性物质；还有施加肥料时，会引入额外的酸性成分

如（NH4）2SO4、NH4Cl

，作物会摄取NH4+，而SO4-2和Clˉ这类酸根则会继续留在土里，这两种物质都能让土壤变得更酸。

OHˉ的形成主要源于土壤内碳酸钠、碳酸氢钠等盐类的分解作用，以及土壤胶体所含代换性钠引发的强碱转变过程。

例如：Na2CO3+2H2O 2NaOH+H2CO3

NaHCO3+H2O NaOH+H2CO3

②作物对土壤酸碱度的适应能力：

酸性土壤和碱性土壤都不适合农作物生长，各种作物对土壤酸碱度的需求不一样。比如茶树只适应在酸性土壤中生长，映山红、马尾松、杨梅、蒜盘子这些植物就是酸性土壤的标志；天竺、圆叶包柏、柏木则是石灰性土壤的标志物。

此外，土壤酸碱状况对养分可利用程度及有益微生物运作具有显著作用，土壤过于偏酸或偏碱亦会妨碍优良土壤构架的建立，这些无疑都直接或间接地作用于植物的生长进程和发育状况。

土壤缓冲性能

向土壤中投放酸性或碱性成分，土质能够抵御土壤溶液酸化或碱化的特性，称作土质缓冲作用。土质具备缓冲作用的原因在于，

土壤胶体含有可交换的阳离子，能调节酸碱平衡，这源于这些阳离子在胶体上被置换下来进入溶液，从而形成中性盐或水分子。

土壤的调节能力是其关键特征之一。凭借这种能力，土壤的酸碱度能够持续稳定，为植物和微生物的生长发育创造适宜条件，也为科学施肥提供参考。通过向土壤中添加有机肥料、泥质肥料（如塘泥）、石灰以及种植绿肥等方式，可以有效增强土壤的调节作用。

土壤肥力种类

土壤的肥沃程度，就是指土壤可以提供作物生长所需的水分、养分、空气和热量的特性。土壤的肥力可以分为几种类型，包括自然和人为的，以及潜在和有效的。自然肥力，是指土壤在未经人类开垦时本身具有的肥力。而人为肥力，则是人们通过耕作、施肥、灌溉等农业手段，为土壤增添的新的肥力。

耕作的田地，越长时间种植作物，能够运用的农业生产手段就越丰富，由人类施加的养分在总肥力中的比例就越高。由此可见，土地既是人们改造的对象，也是人们改造的结果。所谓实际肥力，是指农作物在生长期间能够吸收使用的那些养料；而潜在肥力，则是存在于土壤之中，当季作物无法直接获取的养料。土壤的潜在肥力与有效肥力，若采用适宜的耕作手段，二者之间能够实现相互转换。

土壤肥力因素

土壤的含水量、养料成分、通气状况以及温度条件，被视为土壤肥沃程度的四个关键指标。土壤的肥沃水平，并非单纯由各个肥力指标的数量是否适宜决定，而是主要受到水分、养料、空气流通和热量在一定条件下相互配合协调的影响。为此，需要深入探究土壤中各个肥力要素的具体状况，以及它们彼此之间的关联性。

土壤水分状况

农业离不开水,因为作物生长离不开水,作物生长需要消耗大量水分,每生产一单位产量就要消耗五百到一千单位的水分,这些水分都来自土壤,作物吸收的养分必须溶解在水里才能被利用,土壤微生物的活动以及土壤养分的分解和转化也需要水分。其次，水分对于土壤的空气和热量状况具有直接影响，同时也关系到土壤的膨胀与收缩，粘附能力，聚合特性以及耕作适宜性等各个方面。这说明，土壤中的水分不仅对农作物的生长和发育至关重要，而且还可以通过调节土壤的水分含量来使养分、空气和热量三者之间的关系达到平衡。

①土壤水分类型：土壤水分按其受作用力的不同，一般分为三种：

束缚水，是指土粒表面引力作用下，紧密吸附在土粒周围的液体，这种液体在土壤中流动非常缓慢，其中一部分在土粒表面完全不发生位移，因此难以被植物有效吸收和利用，当土壤中的含水量仅能满足束缚水的量时，植物就会出现萎蔫的状况，土粒的颗粒越细，其吸附液体的能力越强，因此粘土所含的束缚水量要高于砂土。

毛管水，是指在土壤毛细管吸引力影响下，存留在弯曲细小的土壤孔隙中的水分，因此得名。这种水能够沿着毛细管孔隙向四面八方流动。它的流动特点是从含水量较高的土层向含水量较低的土层迁移。它是土壤中最容易被农作物吸收和利用的水分类型。由于这种水中溶解了多种农作物生长所需的养分，因此也为作物生长提供了必需的营养物质。油砂土和潮砂土，会出现返潮或返湿的情况，这是毛管水向上移动，将地下水带到地表层的结果。然而毛管水运动会导致地表持续蒸发，造成土壤含水量下降，因此农业生产中常会进行松土作业，这样做能够阻断土壤中的毛细管通道，从而降低水分蒸发的速度。

重力水，指的是土壤含水量超出毛管力限度，多余水分在重力作用下往下渗透，这种渗透的水就属于重力水。它是水稻生长最有效的水分来源。虽然渗透过程可能导致水分和肥料流失，不过，对水田或旱地而言，适度的渗透是必需的，它有助于土壤中空气的更新，同时也能让有害的还原物质向下迁移并被过滤掉。

水稻田的土壤含水量情况：水稻田的土壤在积水期间，表层土壤含水量达到饱和以上，在重力影响下，水分持续向下渗透。依据水分向下渗透的不同特征，水稻田的土壤被划分为三种类别。

地下水类型：这种水稻土，地下水位线贴近地表，在六十厘米以下，排水不畅，灌溉水层与地下水直接连通，土质不透气，温度较低，例如冷浸田、滂泥田以及深脚鸭屎泥田都属于此类。

B、这种水稻土类型，地下水位非常深，超过150厘米，灌溉水无法下渗至地下水层，虽然排水通畅，但难以承受干旱。例如高岸田、天水田以及大部分梯田都属于此类。

C、良水型这种水稻土，地下水位介于六十至一百五十厘米之间，灌溉水层和地下水位并不连通，不过土壤中的毛管水能够上下移动，这种田地通常位于田埂之上，或者属于一排、两排田地的情况。

这三种水稻土类型中，良水型土壤的肥力最为优越，通常适合作为高产且稳产的稻田。水稻土需要适量的渗漏，这有助于更新土壤中的空气，并排出有害物质。不过渗漏量也不宜过多，以免导致养分流失。一般而言，当灌入1寸水后能够保持三天不流失时最为适宜，也就是渗漏速率在0.5到1.0厘米每24小时之间最为恰当。

土壤空气状况

土壤中的气体状况，与微生物的工作及营养物质的转变紧密相连，同时也关系到植物根系的成长。植物在生长的不同阶段，对土壤里的气体环境都有特定的需求。

土壤里的空气构成，一部分源于外界大气进入，另一部分由土壤内部生物化学活动生成。土壤里生物体（包括植物根系和微生物）的生存活动，以及有机质逐渐分解的过程，会持续使用氧气，同时制造二氧化碳和其他气体，这让土壤里的空气成分和外面的大气成分很不相同：土壤空气中的氧气比大气里少，二氧化碳却比大气里多；土壤空气里常常充满水蒸气，而大气的湿度通常只有五成到九成；有时候，土壤空气里还会混进少量具有还原性质的气体，像是甲烷、氢气、氨和硫化氢。

水稻土的空气状况十分特殊，因为这种土壤经常被季节性或常年积水覆盖，导致土壤中的空气与外界大气无法正常流通，常常呈现还原性质。植物的生命活动需要消耗氧气，而在此环境下，氧气只能通过植物茎叶的输氧组织从大气中进入根部，再由根部释放出来，从而在根部附近形成局部氧化环境，避免稻根受到周围还原性物质的危害，这正是水稻能够在缺氧条件下生长的关键原因。因此水田土壤的气体状况表现出显著的层级性和局部性差异。表层几毫米到一厘米为氧化区，由于铁元素形成高价化合物，该区域土色显现为黄褐或黄棕色调。氧化区下方属于还原区，铁元素以低价化合物形式存在，土色转为青灰或蓝灰色。不过根区附近的土壤，常因水稻根系释放氧气而形成锈点或锈纹现象。

土壤空气在土壤肥力中作用重要，为作物根系呼吸提供氧气。若缺少氧气，根系生长会受阻碍，吸水吸肥能力会下降，严重时会导致根系死亡。种子萌发和幼苗生长阶段尤其需要注意。水稻虽有通气组织，但土壤仍需具备良好透气性，以促进稻根发育。此外，土壤空气状况也关系到土壤微生物的活动以及养分的转化过程。厌氧生物的代谢活动以无氧方式为主，导致有机物分解过程迟缓，造成营养元素供应匮乏，甚至引发氮素流失，并且还会生成对植物生长有害的还原性有毒成分，例如醋酸、丁酸、硫化氢等物质。另外，土壤中空气流通不畅，会助长病原菌的繁殖，引发农作物患上疾病，阻碍植物生长，导致收成减少。所以，为了改善这种情况，稻田通常采取排水晾田和晒田的措施来加以控制。

土壤温热状况

土壤温度对植物生长、微生物运作、养分变化、水分蒸发及流动均有显著作用。植物从种植到收获，都需要适宜的温度环境，例如大麦和小麦在1到2度时可以萌发，而水稻和棉花则需在10到12度时才能开始生长。因此，各种植物的播种时间，是由土壤温度来确定的。土壤中的微生物，其生存环境温度在25度到37度最为理想，下限不低于5度，上限不超过45度至50度。当温度偏低时，微生物的代谢活动会减缓，严重时将完全停滞，导致有机物质难以分解，土壤中的有效养分也会因此不足。冷浸田的情况尤为突出，因此需要排除冷浸水，并增加猪牛栏粪、石灰、草木灰以及火土灰的施用量，以此来提升土壤的温度。

土壤温度受多种条件制约：温度体现为热能。土壤热能主要源自太阳辐射，次要来自微生物分解有机质，该过程释放热量，致使土温上升。

土壤温度受多种条件制约，包括地理纬度、地势高低、地貌形态以及山坡的朝向。然而，决定温度变化的关键因素在于土壤固有的热学属性，诸如储存热量的能力、热量传导的效率、吸收热能的特质以及释放热量的速度。其中，热量储存本领和热量传递性能是影响土温的最核心要素。

土壤的热容纳能力，指每立方厘米的干土温度上升一度所需要吸收的热量，以卡路里每立方厘米每度为计量单位，这被称为土壤热容量值。水的热容纳能力是1，空气的热容纳能力为0.0003，土粒的热容纳能力介于这两者之间，大约在0.5到0.6之间。土壤固体成分变动极微，所以，土壤热容量的高低关键在于土壤中水分和空气的多少，凡是水分丰富而空气稀少的土壤，热容量较高，升温迟缓，降温也迟缓，温度波动不大；与此相对，土温变化则较为剧烈。因此，在稻田耕作中，早春白天要排出积水来提高地温，夜间则要注入水分以保持温度；到了夏季，则需采用深水灌溉来降低地温。

土壤的传热特性表现为热量从较暖土层向较冷土层转移的过程。这种性能受土壤中固体颗粒、液体水分和气体孔洞三者占比的影响。矿物质能高效传递热量，其导热能力是空气的百倍；水分的导热效果也显著，比空气强四分之一；有机质相对较差，仅相当于空气的五分之一；而空气本身几乎不具备导热功能。由此可见，土壤的传热能力主要取决于气态空隙和液态水分的相对含量。因此，通过中耕松土，可以降低土壤的传热能力，防止地表温度向深层扩散，同时抑制深层地温向表层流失。

土壤温度常受外界气候条件左右而波动，为适应植物生长要求，需针对不同季节采取相应手段，春季着力提升地温，夏季努力降温，秋冬则维持适宜温度，确保各项措施切实可行。

早春寒潮期要大量浇足水，防止地温突然降低，帮助幼苗更好地抵抗寒冷；平常天气时则少量浅浇，让土壤增温透气，有利于植物生长。夏季灌溉要着重提升土壤散热效果，可以交替进行短时深浇和持续浅浇带土面，这样既能散热，又能通风，还能保证水分供应，帮助作物健康发育。秋冬季节通常配合施肥操作，在霜冻来临前进行灌溉，以此减少植物遭受冻害的风险。

科学调配肥料：确保足够施肥的基础上，增加有机肥料，比如火土灰、经过腐熟的猪牛粪便等，以此提升土壤温度。首先，使土壤颜色变深，增强土壤的吸热能力；其次，有机肥料在分解过程中释放热量；再者，土壤变得松软，加大空气含量，减小土壤的热容量。不仅如此，它还能直接增强作物的养分吸收。

早春和秋冬低温时段，要使用草木灰、切碎的紫云英、干湿牛粪、苔藓、塑料薄膜等材料覆盖地面，这样做可以增强土壤的吸热能力，降低热量散失，具有保温防冻的效果；夏秋高温干旱时期，则应采用稻草或其他农作物秸秆覆盖地面，这样既能遮挡阳光，防止曝晒，又能降低土壤温度，同时还能减少水分的蒸发，并抑制杂草的生长。

中耕松土能够使土壤中的空气含量提升，同时抑制表层土壤热量向深层传递，并减缓下层土壤温度的升高。早春时节，针对黏重且密实的土壤实施中耕松土，目的是提升土壤温度，从而加速种子的萌发过程。到了夏季，进行中耕松土则有助于缓解根系活动区域土壤温度过高的问题，进而促进作物根系的生长发展。

此外，借助挡风设施、构建防风屏障、采用烟雾熏蒸以及投放化学升温材料等，都能够调控地温，可以根据具体情况灵活选用。

土壤养分状况

植物生长所需的大部分元素源自土地，但土地中的这些元素大多藏于不溶性的矿物质以及有机物之中，属于缓效成分，植物难以直接获取。而当年作物能够吸收的离子型高效成分，仅占土壤重量的0.00005至0.001，它们存在于土壤溶液里，或是附着在土粒的表面。然而，这两种状态的养分在特定条件下可以相互转变。

有机碳化合物的转变：土壤里的纤维素、淀粉、双糖、单糖以及脂肪等不含氮的有机质，其转化有两种情形：当土壤透气充分时，好气性细菌和真菌会将其快速分解，最终生成二氧化碳和水，同时释放出大量热量。这种热量是土壤生化反应的主要驱动力，也是土壤微生物维持生命活动所需能量的供给。二氧化碳是植物进行光合作用的关键成分。当土壤透气性差时，厌氧菌会引发有机物逐步分解，这个过程仅释放少量热量和二氧化碳，却会大量积聚有机酸（包括乙酸、丁酸）、甲烷、氢等还原性气体，从而阻碍植物正常生长。例如水稻出现的“翻秋”或“溶蔸”症状，就是丁酸造成的危害。为此，在稻田中压埋绿肥并配合施用石灰，目的是中和积累的有机酸，解除稻田的有毒影响。

土壤里的氮元素存在形态很多，有机形态占绝大多数，超过九成，无机形态则非常少，不到百分之一；稻田土壤的总氮量通常在百分之零点一至百分之零点二之间，无机氮的比例还要更低。植物从土壤中获取的氮，绝大部分都是有机氮转变过来的。这种转变主要有四种方式发生。

土壤里含有氮元素的有机质，例如蛋白质、尿素以及壳糖（几丁质）等，会在氨化细菌的作用下，慢慢分解并释放出氨，这种现象叫做氨化作用。这个过程不论土壤透气状况如何，都能持续进行。氨会跟土壤中的酸根离子结合形成铵盐，这些铵盐可以被农作物吸收利用，或者被土壤胶体吸附起来储存。

硝化作用，是指氨或铵盐在空气流通充分的状况下，经由亚硝酸细菌和硝酸细菌等微生物的参与，转变为硝酸盐的现象。这种转化过程，需要在氧气充足的环境中完成，因此硝酸盐氮多见于干燥的土壤里，而在淹水的田地中则较为罕见。NO3-N是植物能够吸收利用的重要营养元素，但它无法固定在土壤颗粒上，很容易被水流带走，因此需要通过深翻土地来改善土壤结构，并维持适当的含水量，这样做既能促进硝化反应的进行，也能减少土壤里氨气的挥发。

土壤中空气流通不畅，且富含新鲜有机物和硝酸盐时，反硝化细菌会将硝酸盐转化为植物无法吸收的氮气，造成养分损失，这种现象称为反硝化作用。这种过程不利于植物获取养分和正常生长，需要设法避免。在稻田中，通过浅水间歇灌溉、适时晾田通风以及施用铵态氮肥，能够有效阻止反硝化作用的发生。旱地作物在雨后进行中耕松土，也有同样的效果。

生物获取土壤中的氮素，部分无机氮，包括铵盐和硝酸盐，会被微生物、杂草以及土壤动物摄取，用以构建自身组织，导致土壤中可供利用的氮素含量下降，这种现象被称为生物夺氮作用。微生物在获取氮元素方面表现尤为明显，当土壤里施入大量新鲜且富含纤维的有机物料，同时其他环境因素也具备良好条件时，这些微生物就会积极进行繁殖，大量消耗土壤中的可利用氮，进而造成作物氮元素供应短缺或显著不足，所以秸秆还田或者大量使用未腐熟纤维含量高的有机物料时，一定要搭配使用适量的速效氮肥，以此增加土壤中可被作物吸收的氮元素。

生物固氮过程并非长久，一旦有机肥料腐解便会终止，即便微生物消亡，氮素亦会回归土壤供作物吸收。此现象与反硝化作用导致的氮素损耗截然不同。

土壤里磷元素的变化情况：通常情况下土壤里磷的含量，折算成五氧化二磷大概在百分之零点零五到百分之零点二之间。红黄壤的磷含量大约只有百分之零点零六，就算按照这个数值来算，这些磷也足够让农作物连续好几年获得好收成。然而，土壤里可供植物充分吸收运用的水溶性磷，例如含钠、钾、铵的磷酸盐以及磷酸一钙，和弱酸可溶性磷，比如磷酸二钙，数量非常有限；多数是难溶性磷，像磷酸二钙，还有极难溶性磷，诸如磷酸铁、磷酸铝，以及有机形态的磷。这些磷必须经过一系列转化过程，植物才能够吸收并加以利用。

土壤中无机磷的变化，关键在于土质的性质。酸性很强的土里，磷会和铁、铝的离子结合，形成不溶性的磷酸铁和磷酸铝，这样就被土给锁住了。在碱性土里，磷会变成磷酸三钙，也被土给固定了。只有土的反应在中性或者接近中性的时候，也就是PH值在6.5到7.5之间，磷才变得有用。

土壤有机磷物质发生转变，土壤里面，有机磷成分包含核蛋白、核酸、卵磷脂、植素以及植物含有的其他含磷成分，这些成分在土壤微生物影响下，进行水解后释放出磷酸，这种磷酸和可溶性磷一样，在土壤里继续各种变化，变成能被作物吸收的磷酸盐。

土壤里钾元素的转化情况，跟形成土壤的母质种类、土壤的颗粒构成以及施加的有机肥料密切相关。资料表明，由紫色土或花岗岩形成的土壤，全钾含量在每百克2.5到5克之间。由第四纪红色粘土发育而成的红壤，全钾含量则介于每百克0.8到1.8克之间。相比之下，石灰岩形成的土壤，全钾含量仅为每百克0.68到1.12克。含粘粒多的土壤，其钾含量要高于含砂粒多的土壤。

土壤里的钾，依据对植物作用力的大小，划分为四个等级：第一种是水溶性钾，例如KNO3、KCl、KHCO3这些，能被植物直接采纳，不过土壤里储藏的量非常少；第二种是代换性钾，是土壤胶体吸附的钾，植物同样能直接运用，但土壤中储藏的量也不多，仅占土壤全部钾的0.1到0.5比例。一般所说的有效钾，是指水溶性钾和代换性钾合并起来的总量。其比例仅相当于土壤全部钾元素的百分之一到百分之二，其次为生物体钾，此类钾藏于微生物体内，需等微生物消亡腐烂方可供植物吸收，再次为矿物钾，源于矿石（如钾云母、正长石）中的钾，系矿物在钾细菌及多种酸性物质影响下解离出的可溶性钾，此类钾在土壤中最为丰富，其含量超过土壤所有钾元素总量的九十八分之一百以上。然而，地里的钾元素，和氮、磷类似，无法完全供应植物生长所需，同样需要借助施加肥料来加以弥补。

土壤里不同形态的钾元素，特定环境下能够互相转变，难溶解的含钾岩石，在多种酸类物质或钾细菌影响下，能够转化出可溶于水的钾，不过，在含有较多粘土颗粒的土壤里，因为粘土有吸水膨胀失水收缩的特性，在土壤干湿变化频繁的情况下，土壤里的水溶性钾或者可交换性钾会被粘土矿物牢牢吸附，变成一种难以流动的钾，导致植物根系无法获取。要防止这种情况发生，钾肥应当施在湿度波动不大的土层中，可以适当加深施用深度，或者采用集中点穴（条）施，最理想的方式是进行叶面喷洒。